DE1258721B - Binders for paper coating slips - Google Patents

Binders for paper coating slips

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DE1258721B
DE1258721B DEB75688A DEB0075688A DE1258721B DE 1258721 B DE1258721 B DE 1258721B DE B75688 A DEB75688 A DE B75688A DE B0075688 A DEB0075688 A DE B0075688A DE 1258721 B DE1258721 B DE 1258721B
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acrylic
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Dr Hermann Wesslau
Dr Heinz Pohlemann
Dr Herbert Spoor
Dr Guenther Addicks
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/44Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/56Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/58Polymers or oligomers of diolefins, aromatic vinyl monomers or unsaturated acids or derivatives thereof

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

D 21hD 21h

Deutsche KL: 55 f-15/20German KL: 55 F-15/20

Nummer: 1 258 721Number: 1 258 721

Aktenzeichen: B 75688 VI b / 55 fFile number: B 75688 VI b / 55 f

Anmeldetag: 3. März 1964Filing date: March 3, 1964

Auslegetag: 11. Januar 1968Open date: January 11, 1968

Die Erfindung betriSt Bindemittel für Papierstreichmassen auf der Basis von Polymerisaten. Sie betrifft insbesondere Bindemittel, die durch Abmischen von zwei verschiedenen Dispersionen erhalten werden.The invention relates to binders for paper coating slips based on polymers. she relates in particular to binders obtained by mixing two different dispersions will.

Papierstreichmassen, wie sie zur Herstellung von gestrichenen Druckpapieren verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus einer Suspension eines Pigmentes bzw. Füllstoffes, z. B. Kaolin oder Titandioxyd, in einem wäßrigen, ein Bindemittel enthaltenden Medium.Paper coating slips of the type used for the production of coated printing papers exist essentially from a suspension of a pigment or filler, e.g. B. kaolin or titanium dioxide, in an aqueous medium containing a binder.

Während früher als Bindemittel ausschließlich hochmolekulare Naturprodukte, wie Stärke oder Kasein, verwendet wurden, setzt man in neuerer Zeit hierfür auch synthetische, hochmolekulare Produkte, meist in Form wäßriger Dispersionen, allein oder in Mischung mit den genannten Naturprodukten ein.Whereas previously only high-molecular natural products such as starch or Casein, have been used, synthetic, high molecular weight products have recently been used for this purpose, mostly in the form of aqueous dispersions, alone or in a mixture with the natural products mentioned.

Bindemittel auf der Basis von Naturprodukten haben die Nachteile, daß sie nicht immer in gleicher Qualität anfallen, empfindlich gegen den Befall von Mikroorganismen sind, durch aufwendige Verfahren aufgeschlossen werden müssen und spröde Striche von meist geringer Wasserfestigkeit ergeben.Binders based on natural products have the disadvantage that they are not always the same Quality accrue, are sensitive to the infestation of microorganisms, through complex processes have to be unlocked and result in brittle strokes of mostly low water resistance.

Bindemittel auf der Basis von synthetischen Hochpolymeren weisen die genannten Nachteile nicht auf.Binders based on synthetic high polymers do not have the disadvantages mentioned.

Das Auftragen der Papierstreichmassen auf Papier wird meist mit den in der Papierindustrie gebräuchlichen Vorrichtungen, wie Bürsten-, Luftbürsten-, Walzen- oder Rakelstreichanlagen, vorgenommen. Besonders häufig wird das Walzenstreichverfahren angewandt, weil sich diese Arbeitsweise glatt in den Papierherstellungsprozeß auf der Papiermaschine eingliedern läßt. Voraussetzungen für die Verarbeitbarkeit nach dem Walzenstreichverfahren sind gute Fließfähigkeit und Stabilität der Streichmassen bei den zwischen den Auftragswalzen auftretenden Scherbeanspruchungen, da sich sonst Koagulat bildet und Beläge an den Walzen entstehen, so daß ein fortlaufendes und gleichmäßiges Auftragen der Masse auf das Papier nicht mehr möglich ist.The application of the paper coating slips to paper is usually carried out with the ones commonly used in the paper industry Devices, such as brush, air brush, roller or knife coating systems, made. The roller coating process is used particularly often because this method of working is smooth in the Can incorporate the papermaking process on the paper machine. Requirements for processability after the roller coating process, the coating slips have good flowability and stability the shear stresses occurring between the applicator rollers, otherwise coagulate will form and deposits on the rollers arise, so that a continuous and even application of the mass on the paper is no longer possible.

Papierstreichmassen, die nur Bindemittel auf Basis synthetischer Hochpolymerer enthalten, genügen im allgemeinen den bei Walzenstreichverfahren gestellten Anforderungen nicht, vor allem, wenn der Bindemittelgehalt, bezogen auf Kaolin, unter 10 % liegt.Paper coating slips that only contain binders based on synthetic high polymers are sufficient in general, does not meet the requirements for roller coating processes, especially if the binder content, based on kaolin, is below 10%.

So sind z. B. die aus der britischen Patentschrift 751729 bekannten Bindemittel für Papierstreichmassen, bei denen es sich nicht um Acrylestercopolymerisate handelt, nicht für die Verarbeitung auf schnellaufenden Walzenstreichmaschinen ebensowenig geeignet wie dies aus der USA.-Patentschrift 2 790 735 bekannten Acrylester- oder Methacryl-Bindemittel für PapierstreichmassenSo are z. B. the binders for paper coating slips known from British patent specification 751729, which are not acrylic ester copolymers are not available for processing Just as unsuitable for high-speed roller coating machines as is the case in the USA patent 2,790,735 known acrylic ester or methacrylic binders for paper coating slips

Anmelder:Applicant:

Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden

Aktiengesellschaft, 6700 LudwigshafenAktiengesellschaft, 6700 Ludwigshafen

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Hermann Weßlau,Dr. Hermann Weßlau,

6702 Bad Dürkheim-Seebach;6702 Bad Dürkheim-Seebach;

Dr. Heinz Pohlemann, 6703 Limburgerhof;Dr. Heinz Pohlemann, 6703 Limburgerhof;

Dr. Herbert Spoor, 6704 Mutterstadt;Dr. Herbert Spoor, 6704 Mutterstadt;

Dr. Günther Addicks,Dr. Günther Addicks,

Dr. Immo Reinbold, 6700 LudwigshafenDr. Immo Reinbold, 6700 Ludwigshafen

estermischpolymerisate, die bis zu 40 °/o Styrol einpolymerisiert enthalten können, und zwar besonders dann, wenn diese Bindemittel ohne Kaseinzusatz eingesetzt werden.ester copolymers which can contain up to 40% of styrene in polymerized form, specifically especially when these binders are used without added casein.

Es wurde nun gefunden, daß man neutrale oder alkalische Papierstreichmassen, die auch nach dem Walzenstreichverfahren verarbeitbar sind und vorzügliche Eigenschaften aufweisen, erhält, wenn man Bindemittel auf Basis eines Gemisches aus einem Emulsionscopolymerisat A einer Glastemperatur zwischen — 60 und + 20° C und einem Emulsionscopolymerisat B aus 15 bis 55 Gewichtsprozent Acryl- und bzw. oder Methacrylsäure, gegebenenfalls bis zu 10 Gewichtsprozent Acryl- und bzw. oder Methacrylamid und 85 bis 45 Gewichtsprozent anderen, wasserunlösliche Homopolymerisate bildenden Monomeren, wovon mindestens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die hydrophoben Monomeren, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Alkoholen, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, sind, verwendet. Diese neuen Bindemittel sind dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der Emulsionscopolymerisate 95 bis 60 Gewichtsteile mindestens eines Copolymerisates A aus 40 bis 70 Teilen Styrol, 30 bis 60 Teilen eines Esters der Acryl- oder Methacrylsäure mit Alkoholen, die 2 bis 12 Kohlenstoffatome in der Kette enthalten und gegebenenfalls bis zu 10 Teilen anderen äthylenisch ungesättigten copolymerisierbaren Verbindungen und 5 bis 40 Gewichtsteile mindestens eines Copolymerisates B enthält.It has now been found that you can neutral or alkaline paper coating slips, which also after Roller coating processes are processable and have excellent properties, if one Binder based on a mixture of an emulsion copolymer A with a glass transition temperature between - 60 and + 20 ° C and an emulsion copolymer B made of 15 to 55 percent by weight acrylic and / or methacrylic acid, optionally up to 10 percent by weight of acrylic and / or methacrylamide and 85 to 45 percent by weight of other water-insoluble homopolymers forming monomers, of which at least 20 percent by weight, based on the hydrophobic monomers, esters of acrylic acid or methacrylic acid with alcohols containing 1 to 4 carbon atoms are used. These new binders are characterized in that the mixture of emulsion copolymers 95 to 60 parts by weight of at least one copolymer A composed of 40 to 70 parts of styrene, 30 to 60 parts of one Esters of acrylic or methacrylic acid with alcohols that contain 2 to 12 carbon atoms in the chain and optionally up to 10 parts of other ethylenically unsaturated copolymerizable compounds and 5 to 40 parts by weight of at least one copolymer B contains.

Für das Copolymerisat A geeignete Ester der Acrylsäure bzw. Methacrylsäure sind z. B. Äthylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Octylacrylat, n-Dodecylacrylat sowie die entsprechenden Methacrylate, ins-For the copolymer A suitable esters of acrylic acid or methacrylic acid are, for. B. ethyl acrylate, n-hexyl acrylate, n-octyl acrylate, n-dodecyl acrylate as well as the corresponding methacrylates, especially

709 718/398709 718/398

3 43 4

besondere n-Butylacrylat, i-Butylacrylat und 2-Äthyl- hydrophobe Monomere zur Herstellung des Copoly-special n-butyl acrylate, i-butyl acrylate and 2-ethyl hydrophobic monomers for the production of the copoly-

hexylacrylat. merisates B ausschließlich oder überwiegend Acryl-hexyl acrylate. merisates B exclusively or predominantly acrylic

AIs weitere äthylenisch ungesättigte Verbindungen, säure- und Methacrylsäureester der aliphatischenAs further ethylenically unsaturated compounds, acid and methacrylic acid esters of the aliphatic

die in Mengen von 0 bis 10 Gewichtsprozent am Auf- Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet,which are used in amounts of 0 to 10 percent by weight of the on alcohols with 1 to 4 carbon atoms,

bau des Copolymerisats A beteiligt sein können, S Die Copolymerisate A und B können durch PoIykommen z. B. Acrylnitril, Vinylchlorid oder Viny- merisation der Monomeren in wäßriger Emulsion lidenchlorid in Frage. Insbesondere kann das Poly- nach an sich bekannten Verfahren unter Verwendungconstruction of the copolymer A can be involved, S The copolymers A and B can come from poly z. B. acrylonitrile, vinyl chloride or vinyl merization of the monomers in an aqueous emulsion lidenchlorid in question. In particular, the poly can be used according to methods known per se

merisat auch kleine Mengen polarer Monomerer ein- der üblichen anionischen und bzw. oder nichtiono-merisat also small amounts of polar monomers one of the usual anionic and / or nonionic

polymerisiert enthalten, z. B. Acrylsäure, Methacryl- genen Emulgiermittel, z. B. von n-dodecylsulfon-contain polymerized, e.g. B. acrylic acid, methacrylic emulsifiers, z. B. of n-dodecyl sulfone

säure oder Crotonsäure, oder Amide, Mono- und io saurem Kalium, isooctylbenzolsulfonsaures Natrium,acid or crotonic acid, or amides, mono- and io acid potassium, isooctylbenzenesulfonic acid sodium,

Dialkylamide, Methylolamide oder Methylolamid- einem mit 25 Mol Ätylenoxyd umgesetzten p-Iso-Dialkylamides, methylolamides or methylolamide- a p-iso-

äther dieser Säuren, ferner Maleinsäure, Fumarsäure, octylphenol, Natriumlaurat usw., in Mengen vonethers of these acids, also maleic acid, fumaric acid, octylphenol, sodium laurate, etc., in amounts of

Itaconsäure sowie die Halbamide, die N-substituier- etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die zuItaconic acid and the hemiamides, the N-substituting about 0.5 to 5 percent by weight, based on the to

ten Halbamide oder die Halbester der genannten polymerisierenden Monomeren, hergestellt sein,th half-amides or the half-esters of said polymerizing monomers, be prepared,

mehrbasischen ungesättigten Säuren. Besonders ge- 15 Als Polymerisationsinitiatoren können üblichepolybasic unsaturated acids. Particularly suitable polymerization initiators can be customary

eignete Monomere der Art sind Acrylsäure, Meth- radikalbildende Verbindungen wie Peroxyde, Per-suitable monomers of the type are acrylic acid, meth- radical-forming compounds such as peroxides, per-

acrylsäure, Acrylamid und Methacrylamid. Außer- sulfate oder Azoverbindungen, beispielsweise Kalium-acrylic acid, acrylamide and methacrylamide. Except sulphates or azo compounds, for example potassium

dem können auch stark saure monomere Verbindun- persulfat, Cumolhydroperoxyd oder Azodiisobutter-Strongly acidic monomeric compounds such as persulfate, cumene hydroperoxide or azo diisobutter

gen, wie die Vinylsulfonsäure oder Styrol-p-sulfon- säureamid, in Mengen zwischen etwa 0,02 und 2 Ge-gene, such as vinyl sulfonic acid or styrene-p-sulfonic acid amide, in amounts between about 0.02 and 2 Ge

säure zum Aufbau des Copolymerisates A beitragen. 20 wichtsprozent, bezogen auf die Monomeren, verwen-acid contribute to the structure of the copolymer A. 20 percent by weight, based on the monomers,

Es ist ferner möglich, Gemische der vorstehend ge- det sein. Die Polymerisationstemperaturen, die bei derIt is also possible to use mixtures of the above. The polymerization temperatures used in the

nannten Monomeren dem Polymerisationsansatz zu- Herstellung der Copolymerisate angewendet werden,named monomers are used in the polymerization approach to the preparation of the copolymers,

zufügen. Stets soll jedoch die Summe ihrer Anteile liegen im allgemeinen im üblichen Bereich, d.h. zwi-add. However, the sum of their proportions should always be in the usual range, i.e. between

10 Gewichtsprozent des Copolymerisates A nicht sehen etwa 50 und 90° C. Sie können niedriger lie-10 percent by weight of the copolymer A does not see about 50 and 90 ° C. You can lower

übersteigen. 25 gen, wenn man mit Redox-Katalysatoren oder akti-exceed. 25 genes, if you use redox catalysts or active

Die Zusammensetzung des Monomerengemisches, vierten Initiatorsystemen, z. B. mit einem System aus das zur Herstellung des Copolymerisates A dient, er- Kaliumpersulfat und Ascorbinsäure, oxymethanfährt eine Einschränkung durch folgende Bedingung: sulfonsaurem Natrium oder Triäthanolamin arbeitet. Die Glastemperatur des Polymerisates A soll zwi- Zur Regelung des Molekulargewichts können die sehen —60 und +200C liegen. (Zur Defination der 30 üblichen Kettenüberträger, z. B. n-Dodecylmercaptan, Glastemperatur s. P. J. Flory, Principles of Polymer Cyclohexen oder Tetrabromkohlenstoff, in Mengen Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, New von etwa 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf York, 1953, S. 56.) Diese Bedingung hat ihre ein- die Monomeren, verwendet sein,
leuchtende Begründung in der Tatsache, daß das Die Dispersionen können bekanntlich in nahezu Polymerisat A den Hauptbestandteil eines Binde- 35 beliebig kleinen Konzentrationen, z. B. in einer Konmittelgemisches für Papierstreichmassen darstellt. Es zentration von 0,5 Gewichtsprozent, hergestellt wermuß daher bei Temperaturen um oder nur wenig den. Das ist jedoch wirtschaftlich nicht sinnvoll, vor oberhalb Zimmertemperatur noch plastisch verform- allem im Hinblick auf die Notwendigkeit, solche bar sein, damit der fertige Papierstrich auf den übli- Dispersionen über größere Strecken zu transportiechen Wegen geglättet werden kann. Alle Polymeri- 40 ren. Darum liegen die bevorzugten Konzentrationen sate, die der genannten Bedingung nicht genügen, zwischen 20 und 60 Gewichtsprozent,
eignen sich nicht für die erfindungsgemäßen Binde- Das Bindemittel gemäß der Erfindung für Papiermittel. So hat z. B. ein Mischpolymerisat, welches Streichmassen enthält eine Mischung aus dem Cohergestellt wurde durch Copolymerisation von 60 Ge- polymerisat A und dem Copolymerisat B. Dabei soll wichtsteilen Styrol, 38 Gewichtsteilen tert.-Butyl- 45 das Mischungsverhältnis so gewählt werden, daß, beacrylat und 2 Gewichtsteilen Acrylsäure, eine weit zogen auf die Feststoffe, 95 bis 60 Gewichtsteile des über 20° C liegende Glastemperatur und ist daher als Copolymerisates A neben 5 bis 40 Gewichtsteilen des mögliches Copolymerisat A ungeeignet. Gut geeignet Copolymerisates B im fertigen Gemisch vorliegen, und bevorzugt sind dagegen Copolymerisate A aus Bevorzugt verwendete Mischungen enthalten 90 bis 40 bis 60 Teilen Acrylsäure-n-butylester und/oder 50 70 Gewichtsteile des Copolymerisates A neben 10 Acrylsäure-iso-butylester, 60 bis 40 Teilen Styrol und bis 30 Gewichtsteilen des Copolymerisates B.
0 bis 5 Teilen Acrylsäure bzw. Methacrylsäure. Zur Erreichung des gewünschten technischen Ef-
The composition of the monomer mixture, fourth initiator systems, e.g. B. with a system from which is used to produce the copolymer A, he potassium persulfate and ascorbic acid, oxymethane drives a restriction by the following condition: sulfonic acid sodium or triethanolamine works. The glass transition temperature of the polymer A should be- to regulate the molecular weight can see are -60 and +20 0 C. (For a definition of the 30 usual chain carriers, e.g. n-dodecyl mercaptan, glass transition temperature, see PJ Flory, Principles of Polymer Cyclohexene or carbon tetrabromide, in amounts Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, New of about 0.05 to 0.5 percent by weight , based on York, 1953, p. 56.) This condition has its one of the monomers, used to be
luminous justification in the fact that the dispersions can, as is well known, in almost polymer A the main component of a binding 35 arbitrarily small concentrations, z. B. represents in a Konmittelgemisches for paper coating slips. It has a concentration of 0.5 percent by weight and must therefore be produced at temperatures around or only a little. This does not make economic sense, however, since it is still plastically deformed above room temperature, especially in view of the need to be bar so that the finished paper coating can be smoothed on the usual dispersions over longer distances to be transported. All polymers. Therefore, the preferred concentrations that do not meet the stated condition are between 20 and 60 percent by weight,
are not suitable for the binding agents according to the invention. The binding agent according to the invention for paper agents. So has z. B. a copolymer, which coating slip contains a mixture of the co-produced by copolymerization of 60 polymer A and the copolymer B. Here, parts by weight of styrene, 38 parts by weight of tert-butyl 45, the mixing ratio should be chosen so that acrylate and 2 parts by weight of acrylic acid, one of which is applied to the solids, 95 to 60 parts by weight of the glass transition temperature above 20 ° C. and is therefore unsuitable as copolymer A in addition to 5 to 40 parts by weight of the possible copolymer A. Copolymers B are very suitable in the finished mixture, and copolymers A are preferred, however. Preferred mixtures contain 90 to 40 to 60 parts of n-butyl acrylic ester and / or 50 to 70 parts by weight of copolymer A in addition to 10 isobutyl acrylic ester, 60 to 40 parts of styrene and up to 30 parts by weight of the copolymer B.
0 to 5 parts of acrylic acid or methacrylic acid. To achieve the desired technical efficiency

Erfindungsgemäß sollen am Aufbau des Copoly- fekts ist es gleichgültig, ob der Mischvorgang vor merisates B 15 bis 55 Gewichtsprozent Acryl- oder oder während der Herstellung der Streichfarbe statt-Methacrylsäure, 0 bis 10 Gewichtsprozent, insbeson- 55 findet. Auch die Reihenfolge bei der Vereinigung der dere 2 bis 6 Gewichtsprozent, Acryl- oder Methacryl- Komponenten der Streichfarbe ist ohne Bedeutung amid und 85 bis 45 Gewichtsprozent hydrophobe, für die Eigenschaften der Streichmasse oder des gewasserunlösliche Homopolymerisate bildende Mono- strichenen Papiers. Es ist aber trotzdem von Vorteil, mere, von denen mindestens 20 Gewichtsprozent wenn man die wäßrigen Dispersionen der Copoly-Ester der Acryl- oder Methacrylsäure mit alipha- 60 merisateA und B vor der Herstellung der Streichtischen Alkoholen sind, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome masse in dem gewünschten Mengenverhältnis mischt enthalten, beteiligt sein. Als weitere hydrophobe, und die fertige Mischung aufbewahrt. Die beiden äthylenisch ungesättigte Verbindungen kommen z. B. Dispersionen sind nämlich hervorragend miteinander Acrylsäure- und Methacrylsäureester höherer alipha- verträglich, insbesondere dann, wenn beide Dispertischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Hy- 65 sionen so abgemischt werden, wie sie bei der üblidroxylverbindungen, Styrol, Vinylchlorid, Vinyliden- chen Emulsionspolymerisation anfallen, und die im chlorid, besonders Vinylacetat, Vinylpropionat oder Copolymerisat enthaltenen Carboxylgruppen nicht Acrylnitril, in Frage. Vorzugsweise werden jedoch als vor dem Mischvorgang neutralisiert sind. Diese Ge-According to the invention, it is unimportant in terms of the structure of the copolyfect whether the mixing process takes place before merisates B 15 to 55 percent by weight acrylic or or during the production of the coating color instead of methacrylic acid, 0 to 10 percent by weight, especially 55 finds. Also the order in the union of the Their 2 to 6 percent by weight, acrylic or methacrylic components of the coating color are irrelevant amide and 85 to 45 percent by weight hydrophobic, for the properties of the coating slip or the water-insoluble Mono-coated paper forming homopolymers. But it is still an advantage mers, of which at least 20 percent by weight when considering the aqueous dispersions of the copolyesters the acrylic or methacrylic acid with aliphatic 60 merisate A and B before the production of the coating tables Alcohols are 1 to 4 carbon atoms in mass mixes in the desired proportion included, be involved. As more hydrophobic, and the finished mixture is kept. The two Ethylenically unsaturated compounds come, for. B. Dispersions are namely excellent with each other Acrylic and methacrylic acid esters are more aliphatic compatible, especially when both dispensing tables, cycloaliphatic or aromatic hy- 65 sions are mixed as they are with the common hydroxyl compounds, Styrene, vinyl chloride, vinylidene emulsion polymerization incurred, and the im chloride, especially vinyl acetate, vinyl propionate or copolymer does not contain carboxyl groups Acrylonitrile, in question. However, they are preferably neutralized before the mixing process. This ge

mische sind vollständig stabil und können leicht in Konzentrationen bis zu einem Feststoffgehalt von über 50 Gewichtsprozent hergestellt werden. Sie bleiben dünnflüssig, bis man durch Zusatz einer Base, wie Ammoniak oder Natriumcarbonat, die vorhandenen Carboxylgruppen neutralisiert. Nimmt man die Neutralisation erst dann vor, wenn alle Anteile des Streichmassenansatzes außer dem Alkali homogen miteinander vermischt sind, so hat man den technisch bedeutenden Vorteil, daß man keine hochviskosen Materialien befördern muß, sondern ausschließlich dünnflüssige, d. h. pumpbare, wie die Bindemittelabmischung, und feste, wie das verwendete Pigment.Mixtures are completely stable and can easily be used in concentrations up to a solids content of over 50 percent by weight can be produced. They remain thin until you add a base, such as ammonia or sodium carbonate, neutralizes the carboxyl groups present. If you take the Neutralization only occurs when all proportions of the coating mix except for the alkali are homogeneous are mixed with one another, there is the technically significant advantage that there are no highly viscous ones Must transport materials, but only thin, d. H. pumpable, like the binder mixture, and solid like the pigment used.

Mischt man z. B. 77,25 Gewichtsteile einer 5O°/oigen Dispersion des Copolymerisates A aus 49 Gewichtsprozent Styrol, 49 Gewichtsprozent n-Butylacrylat und 2 Gewichtsprozent Acrylsäure mit 22,75 Gewichtsteilen einer 3O°/oigen Dispersion des Copolymerisates B aus 75 Gewichtsprozent Äthylacrylat, 20 Gewichtsprozent Acrylsäure und 5 Gewichtsprozent Acrylamid, so erhält man eine Mischung, die 45 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Der Feststoff besteht aus 85 Gewichtsteilen des Copolymerisates A und 15 Gewichtsteilen des Copolymerisates B. Die Viskosität der Mischung beträgt 18 cP, gemessen mit einem Brookfleld-Viskosimeter, System 5 bei 20 Umdrehungen je Minute. Nach dem Zusatz von 2 Gewichtsteilen 2°/oigen Ammoniakwassers zu 100 Gewichtsteilen des Gemisches geht dieses in eine kaum fließfähige Paste über. Verdünnt man dagegen 100 Gewichtsteile der Mischung zunächst durch Zusatz von 50 Gewichtsteilen Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30,5 Gewichtsprozent und setzt dann 2 Gewichtsteile 25%iges Ammoniakwasser zu, so beträgt die Viskosität dieses Gemisches 15 300 cP, gemessen mit dem Brookfield-Viskosimeter, System 200.If you mix z. B. 77.25 parts by weight of a 50% Dispersion of the copolymer A composed of 49 percent by weight styrene, 49 percent by weight n-butyl acrylate and 2 percent by weight of acrylic acid with 22.75 parts by weight of a 30% dispersion of the copolymer B from 75 percent by weight of ethyl acrylate, 20 percent by weight of acrylic acid and 5 percent by weight Acrylamide, a mixture is obtained that contains 45 percent solids by weight. The solid consists of 85 parts by weight of the copolymer A and 15 parts by weight of the copolymer B. Die The viscosity of the mixture is 18 cP, measured with a Brookfield viscometer, system 5 20 revolutions per minute. After adding 2 parts by weight of 2% strength ammonia water 100 parts by weight of the mixture this goes into one hardly flowable paste over. On the other hand, 100 parts by weight of the mixture are first diluted by addition from 50 parts by weight of water to a solids content of 30.5 percent by weight and then continues 2 parts by weight of 25% ammonia water, the viscosity of this mixture is 15,300 cP, measured with the Brookfield viscometer, system 200.

Die Polymerisatmischungen sind erfindungsgemäß hervorragend als Bindemittel für die Herstellung von Papierstreichmassen geeignet. Sie werden vor dem Einsatz für das Streichen noch in an sich bekannter Weise mit Füllstoffen, insbesondere mit Ton oder Titanoxyd und gegebenenfalls anderen Hilfsstoffen abgemischt und durch Zugabe von Alkali, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxyd, vorzugsweise aber Ammoniak, neutralisiert. Die fertigen Papierstreichmassen können nach allen bekannten Verfahren auf Rohpapiere aufgebracht werden. Ihr besonderer Vorteil liegt jedoch einmal in ihrer außergewöhnlich hohen Scherstabilität, die die bevorzugte Verarbeitung nach dem technisch besonders einfachen Walzenstreichverfahren nahelegt, zum anderen in der hohen Bindekraft des Polymerisatgemisches, das Bindemittelgehalte von nur 6 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf Ton, erlaubt. Sie zeichnen sich weiter durch ihren gleichmäßigen Verlauf, ihre Resistenz gegen bakteriellen Befall sowie durch die Wasserfestigkeit und Glätte des fertigen Striches aus. Die damit hergestellten Kunstdruckpapiere haben hervorragende drucktechnische Eigenschaften.According to the invention, the polymer mixtures are outstanding as binders for the production of Paper coating slips suitable. They are known in and of themselves before being used for painting Way with fillers, especially with clay or titanium oxide and optionally other auxiliaries mixed and by adding alkali, e.g. B. sodium or potassium hydroxide, but preferably Ammonia, neutralized. The finished paper coating slips can by all known methods Base papers are applied. Their particular advantage, however, is their extraordinary high shear stability, which is the preferred processing by the technically particularly simple roller coating process suggests, on the other hand, in the high binding power of the polymer mixture, the binder content of only 6 to 8 percent by weight, based on sound, allowed. They are also characterized by their even course, their resistance against bacterial infestation as well as by the water resistance and smoothness of the finished coat. the Art paper produced with them have excellent printing properties.

Die in den folgenden Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.The parts mentioned in the following examples are parts by weight.

Beispiel 1
a) Herstellung einer Dispersion von Copolymerisat A
example 1
a) Preparation of a dispersion of copolymer A.

In einem Rührgefäß warden 1050 Teile Styrol, 1050 Teile Acrylsäure-n-butylester, 42 Teile Acrylsäure und 10 Teile Natriumvinylsulfonat gemeinsam mit 42 Teilen eines Additionsproduktes von 25 Mol Äthylenoxyd an p-Isooctylphenol, 84 Teilen eines gleichartigen Additionsproduktes, das aber mit Schwefelsäure versetzt wurde, und 9,6 Teile Kaliumpersulfat in 1960 Teilen Wasser emulgiert. Diese Mischung wird während 4 Stunden bei 80 bis 85° C unter Umrühren in eine Polymerisationsgefäß eingetragen, in dem sich zu Beginn 180 Teile auf 80° C ίο vorgewärmtes Wasser befinden. Nach Zugabe von 1,5 Teilen Kaliumpersulfat in 60 Teilen Wasser wird bei 85° C auspolymerisiert. Man erhält eine etwa 5O°/oige Polymerisatdispersion.1050 parts of styrene, 1050 parts of n-butyl acrylic acid and 42 parts of acrylic acid are placed in a stirred vessel and 10 parts of sodium vinyl sulfonate together with 42 parts of an addition product of 25 moles Ethylene oxide on p-isooctylphenol, 84 parts of a similar addition product, which has been mixed with sulfuric acid, and 9.6 parts of potassium persulfate emulsified in 1960 parts of water. This mixture is heated at 80 to 85 ° C. for 4 hours entered with stirring in a polymerization vessel in which 180 parts to 80 ° C. at the beginning ίο there is preheated water. After adding 1.5 parts of potassium persulfate in 60 parts of water polymerized at 85 ° C. An approximately 50% polymer dispersion is obtained.

'5 b) Herstellung einer Dispersion von Copolymerisat B'5 b) Preparation of a dispersion of copolymer B

In einem Polymerisationsgefäß werden 345 Teile Wasser, 0,6 Teile Kaliumpersulfat, 1,5 Teile p-isooctylbenzolsulfonsaures Natrium und 0,1 Teil Natriumpyrophosphat vorgelegt und auf 85° C erwärmt. In diese Lösung läßt man im Verlauf von 2 Stunden eine Mischung aus 112,5 Teilen Äthylacrylat, 30 Teilen Acrylsäure, 7,5 Teilen Acrylamid und 0,08 Teilen Dodecylmercaptan unter Rühren einlaufen. Anschließend wird etwa 30 Minuten bei 90° C auspolymerisiert und weitere 15 Minuten unter Stickstoffeinleitung gedämpft.345 parts of water, 0.6 parts of potassium persulfate and 1.5 parts of p-isooctylbenzenesulfonic acid are placed in a polymerization vessel Submitted sodium and 0.1 part of sodium pyrophosphate and heated to 85 ° C. In this solution one leaves in the course of A mixture of 112.5 parts of ethyl acrylate, 30 parts of acrylic acid, 7.5 parts of acrylamide for 2 hours and 0.08 part of dodecyl mercaptan are poured in with stirring. Then about 30 minutes at Polymerized at 90 ° C. and steamed for a further 15 minutes while passing in nitrogen.

Man erhält eine etwa 30°/oige Polymerisatdispersion mit einem K-Wert (H. Fikentscher, Cellulosechemie, 13 [1932], S. 60) des Polymerisates von 68 (l%ig in Cyclohexanon gemessen) und einer Viskosität von 14 Sekunden (gemessen im DIN-Becher 4 mm).An approximately 30% polymer dispersion is obtained with a K value (H. Fikentscher, Cellulosechemie, 13 [1932], p. 60) of the polymer of 68 (1% strength measured in cyclohexanone) and a viscosity of 14 seconds (measured in a DIN cup 4 mm).

c) Herstellung der Papierstreichmassec) Production of the paper coating slip

In eine wäßrige Lösung von 0,3 Teilen Natriumpolyacrylat werden mit Hilfe eines Schnellrührers 100 Teile China Clay eingerührt. Als Bindemittel werden 18,6 Teile einer Mischung aus 75 Teilen der nach a) und 25 Teilen der nach b) hergestellten Polymerisatdispersion zugegeben und die Streichfarbe mit Ammoniak auf pH 8 eingestellt. Bei einem Feststoffgehalt von 45 Gewichtsprozent und einer Temperatur von 20° C hat die Streichmasse eines Viskosität von 1000 cP (Brookfield-Viskosimeter, 20 U/min).In an aqueous solution of 0.3 parts of sodium polyacrylate are with the aid of a high-speed stirrer 100 parts of china clay are stirred in. As a binder, 18.6 parts of a mixture of 75 parts of the after a) and 25 parts of the polymer dispersion prepared according to b) are added and the coating color is added Ammonia adjusted to pH 8. At a solids content of 45 percent by weight and a temperature of 20 ° C, the coating slip has a viscosity of 1000 cP (Brookfield viscometer, 20 rpm).

Die so hergestellte Papierstreichmasse wird mit Hilfe einer Walzenauftragsvorrichtung zwischen zwei Gummiwalzen verschiedener Härte bei einem Liniendruck von 15 kg/cm auf ein Papier mit der Stoffzusammensetzung von 7O°/o Holzschliff, 30% gebleichter Sulfitzellstoff, 0,4 °/o Harz und 4% Alaun, einem Aschegehalt von 20% und einem Flächengewicht von 80 g/cm2 aufgetragen. Auch nach längerer Laufzeit bildet sich kein Koagulat oder Belag auf den Walzen. Das gestrichene und satinierte Papier besticht durch seinen Glanz und seine Glätte und weist hervorragende drucktechnische Eigenschaften, vor allem beim Tiefdruck, auf.The paper coating slip produced in this way is applied with the help of a roller applicator between two rubber rollers of different hardness at a line pressure of 15 kg / cm on a paper with a composition of 70% wood pulp, 30% bleached sulfite pulp, 0.4% resin and 4% Alum, an ash content of 20% and a basis weight of 80 g / cm 2 applied. Even after a long period of operation, no coagulum or coating forms on the rollers. The coated and satined paper impresses with its gloss and smoothness and has excellent printing properties, especially in gravure printing.

Eine Papierstreichmasse, die mit 16 Teilen der nach a) hergestellten Dispersion allein in sonst gleicher Weise hergestellt wurde, hat bei 20° C eine Viskosität von 21 cP (Brookfield-Viskosimeter, 20 U/min). Beim Auftragen dieser Masse auf das Papier nach der obengenannten Arbeitsweise bilden sich nach wenigen Minuten starke Beläge auf den Walzen, so daß ein gleichmäßiger Auftrag unmöglich ist.A paper coating slip, which with 16 parts of the dispersion prepared according to a) alone in otherwise produced in the same way, has a viscosity of 21 cP at 20 ° C (Brookfield viscometer, 20 rpm). When applying this mass to the paper, form according to the above procedure After a few minutes, thick deposits form on the rollers, making an even application impossible is.

Beispiel 2Example 2

Der Ansatz der Streichmasse erfolgt wie im Beispiel I3 jedoch werden als Bindemittel, bezogen auf China Clay, 16,3 Teile eines Gemisches, bestehend aus 70 Teilen einer 50°/oigen Dispersion eines Copolymerisates aus 45 Teilen Isobutylacrylat, 53 Teilen Styrol und 2 Teilen Acrylsäure sowie 30 Teilen der im Beispiel 1 unter b) beschriebenen Copolymerisatdispersion, eingesetzt.The coating slip is made as in Example I 3, however, the binder, based on china clay, is 16.3 parts of a mixture consisting of 70 parts of a 50% dispersion of a copolymer of 45 parts of isobutyl acrylate, 53 parts of styrene and 2 parts Acrylic acid and 30 parts of the copolymer dispersion described in Example 1 under b) are used.

Die 45%ige Streichmasse hat bei 20° C eine Viskosität von 1000 cP (Brookfield-Viskosimeter, 20 U/min) und läßt sich ebensogut verarbeiten wie die Streichmasse von Beispiel 1.The 45% coating slip has a viscosity of 1000 cP at 20 ° C (Brookfield viscometer, 20 rpm) and can be processed just as easily as the coating slip from Example 1.

Beispiel 3Example 3

Zur Herstellung einer 6O°/oigen Streichmasse werden 100 Teile China Clay in eine wäßrige Lösung von 0,3 Teilen Natriumpolyacrylat in 62 Teilen Wasser mit einem Schnellrührer eingerührt. Als Bindemittel werden 17,6 Teile einer Mischung von 85 Teilen der nach Beispiel 1, a) und 15 Teilen der nach Beispiel I3 b) hergestellten Polymerisatdispersionen der Pigmentaufschlämmung zugesetzt.To produce a 60% coating slip, 100 parts of china clay are stirred into an aqueous solution of 0.3 part of sodium polyacrylate in 62 parts of water using a high-speed stirrer. 17.6 parts of a mixture of 85 parts of the polymer dispersions prepared according to Example 1, a) and 15 parts of the polymer dispersions prepared according to Example I 3 b) are added to the pigment slurry as binder.

Die Streichmasse wird mit Natronlauge auf den pH-Wert 8 eingestellt und hat bei 20° C eine Viskosität von 2400 cP (Brookfield-Viskosimeter, 20 U/min). Die Streichmasse läßt sich einwandfrei mit einer Glättschaberstreichanlage auf Papier auftragen.The coating slip is adjusted to pH 8 with sodium hydroxide solution and has a pH of 20 ° C Viscosity of 2400 cP (Brookfield viscometer, 20 rpm). The coating can be used with Apply to paper using a doctor blade coater.

Claims (1)

8
Patentanspruch:
8th
Claim:
Bindemittel für neutrale oder alkalische Papierstreichmassen auf der Basis eines Gemisches aus einem Emulsionscopolymerisat A einer Glastemperatur zwischen —60 und +200C und einem Emulsionscopolymerisat B aus 15 bis 55 Gewichtsprozent Acryl- und bzw. oder Methacrylsäure, gegebenenfalls bis zu 10 Gewichtsprozent Acryl- und bzw. oder Methacrylamid und 85 bis 45 Gewichtsprozent anderen, wasserunlösliche Homopolymerisate bildenden Monomeren, wovon mindestens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf diese hydrophoben Monomeren, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Alkoholen, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 95 bis 60 Gewichtsteile mindestens eines Copolymerisates A aus 40 bis 70 Teilen Styrol, 30 bis 60 Teilen eines Esters der Acryl- oder Methacrylsäure mit Alkoholen, die 2 bis 12 Kohlenstoffatome in der Kette enthalten, und gegebenenfalls bis zu 10 Teilen anderen äthylenisch ungesättigten, copolymerisierbaren Verbindungen und 5 bis 40 Gewichtsteile mindestens eines Copolymerisates B enthält.Binder for neutral or alkaline paper coating slips based on a mixture of an emulsion copolymer A with a glass temperature between -60 and +20 0 C and an emulsion copolymer B of 15 to 55 percent by weight of acrylic and / or methacrylic acid, optionally up to 10 percent by weight of acrylic and or or methacrylamide and 85 to 45 percent by weight of other water-insoluble homopolymers forming monomers, of which at least 20 percent by weight, based on these hydrophobic monomers, esters of acrylic acid or methacrylic acid with alcohols containing 1 to 4 carbon atoms, characterized in that the mixture 95 to 60 parts by weight of at least one copolymer A composed of 40 to 70 parts of styrene, 30 to 60 parts of an ester of acrylic or methacrylic acid with alcohols containing 2 to 12 carbon atoms in the chain, and optionally up to 10 parts of other ethylenically unsaturated, copolymerizable Connections and 5 to 40 G contains at least one copolymer B by weight. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 790 735;
britische Patentschrift Nr. 751 729.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,790,735;
British Patent No. 751 729.
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